動力培訓、諧波與諧波治理

1、動力培訓動力培訓諧波與諧波治理諧波與諧波治理一諧波與諧波治理一諧波與諧波治理 1線性電流與非線性電流線性電流與非線性電流 2諧波的定義和基本特征參數(shù)諧波的定義和基本特征參數(shù) 3諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響 4諧波的危害與諧波治理的必要性諧波的危害與諧波治理的必要性 5機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法 6諧波治理效果的評估諧波治理效果的評估1線性電流與非線性電流線性電流與非線性電流同一交流供電電源中，可有多種不同負載同一交流供電電源中，可有多種不同負載,當施加正弦電壓時，會呈現(xiàn)不同的電流特性。當施加正弦電壓時，會呈現(xiàn)不同的電流特性。1 線性電流與非線性電流

2、線性電流與非線性電流IR線性負載IL-線性負載ID非線性負載IS非線性負載I由于非線性負載的影響由于非線性負載的影響總線路中電流發(fā)生畸變總線路中電流發(fā)生畸變IC線性負載 非線性負載舉例非線性負載舉例： 整流器、充電器、開關電源、調光器、變頻調速器、電子計算機、感應電爐、熒光燈、微波爐、電視機、電話、傳真機等等 開關電源開關電源變頻調速器變頻調速器充電器充電器熒光燈熒光燈1 線性電流與非線性電流線性電流與非線性電流1 線性電流與非線性電流線性電流與非線性電流tIrmSineir）2/1(tIcmSineictUmSineuIR線性電流IL線性電流IC線性電流當當時時）2/1(tIlmSineil

3、i = ?超前電壓90度滯后電壓90度與電壓同相一個非正弦波（電壓、電流）是由直流分量、基波和許多2、3、4.倍于基波的（電壓、電流）高次正弦波疊加組成基基 波波 50H Z2次次 諧諧 波波100H Z3次次 諧諧 波波150H Z4次次 諧諧 波波200H Zt畸變的正弦波形畸變的正弦波形畸變的正弦波是直流分量、基波畸變的正弦波是直流分量、基波和許多高次諧波的合成和許多高次諧波的合成1 線性電流與非線性電流線性電流與非線性電流對非正弦電壓有對非正弦電壓有u = Ud + U1m sinet + U2m sine2t + U3m sine3t + Unm sine nt = Ud + u1

4、+ u2 +u3+un對非正弦電流有對非正弦電流有i = Id + I1m sinet + I2m sine2t + I3m sine3t + Inm sine nt = Id + i1 + i2 +i3+in=1 線性電流與非線性電流線性電流與非線性電流其中第其中第3次、次、6次、次、9次次3的倍數(shù)次電流諧波（零序分量）的特殊性的倍數(shù)次電流諧波（零序分量）的特殊性對三相四線電路，各相中的對三相四線電路，各相中的3次諧波電流為次諧波電流為ia3 = Ia3m sine 3tib3 = Ib3m sine 3（t 2/3） Ib3m sine 3t ic3 = Ic3m sine 3（t + 2

5、/3） Ic3m sine 3t由于各相中的零序電流是同相由于各相中的零序電流是同相的的因此有：因此有： In = Ia + Ib + IcIn Ia + Ib + Ic這是為什么要加粗這是為什么要加粗N線的原因之一線的原因之一 小結：小結： 電阻、電容、電感等負載是線性負載電阻、電容、電感等負載是線性負載 二極管、可控硅等負載是非線性負載二極管、可控硅等負載是非線性負載 非線性負載會從電源中吸收非線性電流非線性負載會從電源中吸收非線性電流 非線性電壓或電流的波形是失真的正弦波，可分解為不同非線性電壓或電流的波形是失真的正弦波，可分解為不同頻率、不同幅值的正弦波頻率、不同幅值的正弦波 3相相4

6、線電路中線電路中3次及次及3的倍數(shù)次諧波電流會在的倍數(shù)次諧波電流會在N線上疊加線上疊加1 線性電流與非線性電流線性電流與非線性電流2 諧波的定義和基本特征參數(shù)諧波的定義和基本特征參數(shù) 基波基波指頻率為指頻率為F的正弦波的正弦波 如如50HZ的正弦波，如的正弦波，如60HZ的正弦波的正弦波 諧波諧波指頻率為指頻率為F正整數(shù)倍的正弦波正整數(shù)倍的正弦波 如如50HZ的正弦交流線路中的的正弦交流線路中的 100HZ2次諧波次諧波 150HZ3次諧波次諧波 250HZ5次諧波次諧波 N50HZN次諧波次諧波1）單次單次諧波電流的有效值諧波電流的有效值(IHrms)按照傅立葉級數(shù)展開時，各次諧波電流都是正

7、弦波，因此可以測量每次諧波的有效值，但這些正弦波的頻率各不相同，為基波頻率的整數(shù)倍：F IH1 為基波成分 (50 或 60 Hz)；F IHk 為諧波成分，其中k為諧波次數(shù) (50 或60 Hz的k倍)。2）總電流有效值）總電流有效值（Irms）它是基波電流有效值IH1與諧波電流IHk的平方和的根值：.2232221kIHIHIHIHIrms2諧波的定義和基本特征參數(shù)諧波的定義和基本特征參數(shù)4）電壓和電流的諧波失真度）電壓和電流的諧波失真度非線性負載同時產生電流和電壓的失真，這是因為每次諧波電流都會產生對應同頻率的電壓諧波，正弦波的總失真度用百分數(shù)來表示： 3）各次諧波的含量）各次諧波的含量

8、每次諧波的含量都可以用一個百分數(shù)來表示，即該次諧波電流的有效值與基波電流有效值之比，這個比率就代表了各次諧波的含量水平：100IHIH%1k 次諧波的失真度kHk基波的有效值所有諧波的有效值總諧波失真度%*THD12242322.100%IHHIHIHIHTHDIk例如：總電流諧波失真度TDHI % ，是基于電流諧波的度量： .100%2242322kHHHHTHDI或2 諧波的定義和基本特征參數(shù)諧波的定義和基本特征參數(shù)用電流有效值計算用諧波失真度計算4）諧波失真度）諧波失真度舉例：舉例：三相整流器輸入電流的諧波頻譜為：Ih5 = 33%、Ih7 = 2.7%、Ih11 = 7.3%、Ih13

9、 = 1.6%、Ih17 = 2.6%、Ih19 = 1.1%、Ih23 = 1.5%、Ih25 = 1.3%，計算THDI%：%.13. 0.015 0.011 26. 0.016 0.073 0.027 0.33.%2222222 234011640000010022242322kHHHHTHDI合成電流基波t12121056134011IIHTHDIIHIeff.因此，總電流的有效值比基波電流的有效值增大了5.6%，即比沒有諧波時的額定電流增大5.6%，這將在導體中造成溫度升高。 2 諧波的定義和基本特征參數(shù)諧波的定義和基本特征參數(shù)總電流的有效值總電流的有效值5）峰值因數(shù)）峰值因數(shù)(Cr

10、est Factor)峰值因數(shù)(Fc)定義為峰值（最大幅值）與有效值的比率，用來表示信號(電流或電壓)形狀的特征：有效值峰值Fc下面是不同負載的典型峰值因數(shù)： 線性負載： Fc = 1.414 六脈沖整流器：Fc1.5到2； 小型計算機： Fc = 2 到 2.5 微機： Fc = 2 到 3。H3= 80%H5= 35%H7= 18%H9= 9%H11=5%THDI=90%H5= 21%H7= 16%H9= 0%H11 = 10%H13 = 9%THDI=30%H5=32%H7=3%H9=0%H11 = 7%THDI=33%RCD(微機)小型計算機可控硅整流器 2 諧波的定義和基本特征參數(shù)諧

11、波的定義和基本特征參數(shù)5）峰值因數(shù)舉例：）峰值因數(shù)舉例：峰值因數(shù)對UPS容量的影響例如：200KVA UPS的峰值因數(shù)Cf=3:1，UPS額定電流In=303A， 則： UPS峰值電流為303A x 3 = 909A（這是200KVA UPS不能超過的）假設假設：負載峰值因數(shù)為3.5:1，則： UPS對于該負載所提供的電流有效值為909A / 3.5 = 259.7A即: UPS的使用容量為259.7A x 660V = 171.4KVA因此：因此：%7 .85857. 02004 .171UPS的功率折算非線性負載Cf = 3,5 In 線性負載2 x InCf = 2 諧波的定義和基本特征

12、參數(shù)諧波的定義和基本特征參數(shù)或者說200KVA峰值因數(shù)為3.5的負載需要用2003.5/3233.3KVA的UPS需要增加UPS容量 小結：小結：某次諧波的頻率諧波次數(shù)某次諧波的頻率諧波次數(shù)基波頻率基波頻率某次諧波的大小可以用有效值和失真度（相對值）來度量某次諧波的大小可以用有效值和失真度（相對值）來度量有效值直接反映諧波電流（電壓）的大小，單位是有效值直接反映諧波電流（電壓）的大小，單位是A失真度是反映失真電流（電壓）相對于基波的比例，是失真度是反映失真電流（電壓）相對于基波的比例，是總失真度的計算方法有總失真度的計算方法有2種種峰值因數(shù)的定義，當負載峰值因數(shù)超標時，峰值因數(shù)的定義，當負載峰

13、值因數(shù)超標時，UPS要降容使用要降容使用2 諧波的定義和基本特征參數(shù)諧波的定義和基本特征參數(shù)3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響 一個局部供電網絡網絡中一個局部供電網絡網絡中我們希望在每一級都能得到非我們希望在每一級都能得到非常好的電壓波形。常好的電壓波形。 因為我們所有的用電設備因為我們所有的用電設備的技術指標都是以的技術指標都是以380V 50HZ正弦交流電作為基準條件來設正弦交流電作為基準條件來設計的。計的。 離開這一條件，設備的技離開這一條件，設備的技術性能指標和可靠性都會受到術性能指標和可靠性都會受到影響。影響。3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響 變壓器有輸出阻抗，

14、以阻抗電壓來變壓器有輸出阻抗，以阻抗電壓來衡量其大小衡量其大小阻抗電壓阻抗電壓變壓器一邊繞組短路，在另一邊繞組施加電壓，從小到大直到繞組中的電流達到額定值，此時的電壓值與額定電壓值之比叫阻抗電壓或短路電壓。他是一個標么值。 如5，對400V額定電壓為20V；對10KV額定電壓為50V這是反映變壓器內阻的一個重要指這是反映變壓器內阻的一個重要指標，也是影響電壓失真的重要因素標，也是影響電壓失真的重要因素此指標在50HZ條件下測定,當電源頻率升高時，短路電壓會升高。機房供電來自于變電室變壓器機房供電來自于變電室變壓器3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響變壓器輸出端變壓器輸出端變壓器的輸出，

15、對不同頻率變壓器的輸出，對不同頻率的電流呈現(xiàn)不同的阻抗的電流呈現(xiàn)不同的阻抗電感的阻抗電感的阻抗XL2f L 與頻率成正比與頻率成正比變壓器等效電路變壓器等效電路3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響當負載是線性負載時，負載電流只會引起當負載是線性負載時，負載電流只會引起交流供電線路各點電壓不同程度的降低交流供電線路各點電壓不同程度的降低當負載是非線性負載時，負載電流不但引起當負載是非線性負載時，負載電流不但引起交流供電線路各點電壓降低，也會引起各點電交流供電線路各點電壓降低，也會引起各點電壓產生失真，越靠近非線性負載失真度越高。壓產生失真，越靠近非線性負載失真度越高。電源和線路的實際情況

16、電源和線路的實際情況3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響總的壓降是各部分壓降之和總的壓降是各部分壓降之和線路某處電壓線路某處電壓UO是電源電壓壓降是電源電壓壓降諧波電流在電阻上產生的壓降與電流同相并成正比諧波電流在電感上產生的壓降不與電流同相，其幅值與各次諧波成分多少有關如果電壓Uo是其他負載的電源，這個電源本身就是一個失真的電壓，即使線性負載，在此電壓作用之下也會出現(xiàn)非線性電流3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響基波、各次諧波電流在電阻上的壓降R（i1+i2+i3+in）基波、各次諧波電流在電感上的壓降 2L50i1+2L100i2+2L150i3+2Ln50in50HZ電路

17、感抗XL2f L，對不同頻率的電流呈現(xiàn)不同的阻抗，因此高頻電流在線路上引起的壓降比基波嚴重的多。2221122100)()(100100%nnnnnIhxZsnZsUHUHTHDU計算電壓失真的公式計算電壓失真的公式3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響 一個系統(tǒng)中各測量點出現(xiàn)圖示中的情況是有可能的圖中主要諧波源是UPS、通訊、照明，由于他們的影響使系統(tǒng)各點的電壓出現(xiàn)失真假定生活、辦公負載為線性負載，在供電電壓出現(xiàn)失真的情況下，這些負載也會吸收非線性電流造成網絡電壓失真的原因是諧波電流在線路和變壓器內阻抗上產生了諧波壓降諧波電流有效值越大、電源和線路阻抗越大，引起的電壓失真越嚴重 電壓電

18、壓電流電流 小結 供電系統(tǒng)中的變壓器、發(fā)電機、線路等都存在阻抗 供電系統(tǒng)中非線性負載電流會使供電電壓產生失真 諧波源在系統(tǒng)中所處位置不同，系統(tǒng)各處電壓失真 的程度也有不同 電路阻抗越大，諧波電流幅值越大，造成的電壓失 真越嚴重3 諧波電流對電壓的影響諧波電流對電壓的影響視在功率增大 純電阻負載在一個正弦周期內電壓與基波電流的乘積(UI)為正值；UITUxI 的的乘乘積積+UI+UI+UI+UI-UIH3-UIH3 -UIH3-UIH3+UIH3+UIH3+UIH3+UIH3UIH3T4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性 非線性負載在一個正弦周期內電壓與3次諧波電流的乘積為零(UI

19、H3=0)，對基波整數(shù)倍的諧波也符合此規(guī)律，因此諧波屬 于無功 (UI)為正值負載吸收功率， (UI)為負值負載釋放功率阻性負載只吸收有功功率阻性負載只吸收有功功率非線性負載不吸收有功功率，但非線性負載不吸收有功功率，但會與電源進行能量交換，會占有會與電源進行能量交換，會占有無功電流無功電流 S = 視在功率視在功率 P = 有功功率有功功率 Q = 無功功率無功功率u視在功率增大，功率因數(shù)降低視在功率增大，功率因數(shù)降低 線性負載：Cos = Pf =P/S 沒有諧波 非線性負載 :Cos = P1/S1 (基波有功功率/基波視在功率)功率因數(shù)PF= P/S（有功功率/視在功率）因在視在功率中

20、增加了失真功率，會使功率因數(shù)降低 S = 視在功率視在功率 P = 有功功率有功功率 Q = 無功功率無功功率 D 失真功率失真功率S (VA)S (VA)D:諧波諧波失真失真功率功率P2 + Q2S =P12 + Q12 + D2S =P (W)Q (var)4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u電纜中的溫度升高電纜中的溫度升高 諧波電流在導體中趨膚效應更為嚴重； 電流在電纜導體中的溫升表示為：12nIHnr損耗電纜中的溫升電纜中的溫升 =基波電流與各次諧波電流產生的溫升之和基波電流與各次諧波電流產生的溫升之和4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u中線電流中線電流

21、的增大的增大 所有3次及3的整數(shù)倍3n次諧波電流在中線上同相位迭加； 它們的位移可以計算為3k x (2/3) 或 (4/3)，同相 中線上的電流可以達到相線電流的1.7 倍； 后果后果：n在中線上產生很大的附加損耗；nr I中線2 = 中線上的溫升；nNG電壓升高必須考慮加粗中線必須考慮加粗中線以適應以適應3次及次及3n次諧波電流次諧波電流4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u損壞電容損壞電容n電容中的電流值表示為：I = UCn對第k次諧波的角頻率為：= 2kf，因此第k次諧波電流等于：Ik = 2k f UC，其中f = 基波頻率，k = 諧波次數(shù)。由此可見電容中的電流由此

22、可見電容中的電流 I 隨隨著諧波次數(shù)著諧波次數(shù)k的增大而增大的增大而增大。結論：結論：電容中的高次諧波成分越多，則電容運行的環(huán)境就越惡劣，通電容中的高次諧波成分越多，則電容運行的環(huán)境就越惡劣，通常需要使用增強型電容常需要使用增強型電容（h級電抗器）。級電抗器）。 后果后果：n電容過熱，受到損壞的威脅；n由于電路中存在電感，電容可能受到諧振的威脅。4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u變壓器降容變壓器降容 (Derating) 諧波對變壓器的影響為以下幾個方面的總和： 銅損銅損n趨膚效應(skin-effect)，變壓器的阻抗隨諧波次數(shù)的增大而增大鐵損鐵損n磁滯損耗與諧波頻率成正比

23、；n渦流損耗與諧波頻率的平方成正比。 變壓器降容使用，折算系數(shù)k由下述經驗公式確定：法國標準NFC52-114及其它國家標準 (例如 BS7821_part4，IEEE1100-1992) 也推薦使用一個相似的k系數(shù)n2n1,62nnH0,111k4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u騷擾發(fā)電機的運行騷擾發(fā)電機的運行 與變壓器相似，磁滯現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象也會由于諧波的作用造成發(fā)電機的損耗大增； 后果后果：n產生寄生轉矩，降低了機械能向電能轉換的效率；n在線圈繞組和轉子阻尼線圈中產生額外的損耗；n產生振動和發(fā)出異常的噪音。事實上，發(fā)電機中的電流諧波失真度THDI必須小于等于20%，否則

24、發(fā)電機的功率也必須功率折算。4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u電動機損耗增大電動機損耗增大 增大焦耳損耗和鐵損耗(定子損耗)； 脈動力矩(轉子損耗，降低機械效率)。 因此異步電動機上的THDU必須限定在10%以下，以避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。u對其它設備的影響對其它設備的影響 諧波還會騷擾下述設備的正常運行：n非有效值脫扣裝置(non-rms trip unit) ，造成斷路器令人煩惱的異常脫扣；n自動電話交換機；n報警系統(tǒng)；n敏感性的電子設備；n遠程控制系統(tǒng)。4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性 現(xiàn)代化的電子設備和電力電子設備大量地增加，鐵路、冶金、現(xiàn)代化的電子設備

25、和電力電子設備大量地增加，鐵路、冶金、通訊、機房等需要越來越多的電力能源、越來越高的電能質通訊、機房等需要越來越多的電力能源、越來越高的電能質量，從移動公司的發(fā)展就可以知道近些年的發(fā)展速度量，從移動公司的發(fā)展就可以知道近些年的發(fā)展速度 精密的電子設備和電力電子設備帶來大量的諧波污染，使得精密的電子設備和電力電子設備帶來大量的諧波污染，使得電能質量每況愈下。電能質量每況愈下。 提高提高UPS供電系統(tǒng)運行的可靠性（滄州、四川、北京某通信供電系統(tǒng)運行的可靠性（滄州、四川、北京某通信機房機房UPS的故障現(xiàn)象與諧波有關，特別是北京造成巨大的經的故障現(xiàn)象與諧波有關，特別是北京造成巨大的經濟損失）濟損失）-

26、 - 提高設備的效率，降低運行成本提高設備的效率，降低運行成本；- - 節(jié)能、減排、保護環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展節(jié)能、減排、保護環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u 諧波治理是客觀的需要：諧波治理是客觀的需要： 電子設備的增長，諧波成為電磁污染；u 諧波治理是標準的需要：諧波治理是標準的需要： IEC、EN、IEEEE等（ IEC 62040-3 = GB/T 7260.3） ：不是3的倍數(shù)的奇次諧波3的倍數(shù)的奇次諧波偶次諧波諧波次數(shù)諧波電壓 %諧波次數(shù)諧波電壓 %諧波次數(shù)諧波電壓 %5635227591.541113.5150.360.5133210.280.5172

27、210.2100.5191.5 120.2231.5 120.2251.5 250.2+0.5 x 25/n 注：假設上述諧波電壓不同時達到兼容值；通常限制到40次諧波。a) 輸入電壓變化：額定標稱電壓的10%；b) 輸入頻率變化：額定標稱頻率的 2%；c) 輸入電壓總奇變因數(shù)D 0.08（THDU 8%），各次諧波電壓的最高含量列于下表：4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性u 諧波治理是標準的需要：諧波治理是標準的需要： 國家標準電能質量、公用電網諧波(GB/T 14549-1993)4 諧波的危害與諧波治理的必要性與諧波治理的必要性當實際短路容量與基準短路容量不同時，需要按比

28、例折算u 諧波治理是標準的需要：諧波治理是標準的需要： 郵電標準(YD/T)；u諧波治理是發(fā)展的需要：諧波治理是發(fā)展的需要： 促進生產廠改進產品的性能。通信用不間斷電源通信用不間斷電源-UPS標準標準(YD/T 1095 - 2000):指標項目指標項目1 類產品類產品2 類產品類產品3 類產品類產品備注備注輸入電壓可變范圍輸入電壓可變范圍+25%+20%+10%-15%輸入功率因數(shù)輸入功率因數(shù)=0.95=0.90=0.85輸入電流諧波成分輸入電流諧波成分5%15%用一臺1,000KVA的變壓器只為一套6脈沖整流橋供電，當整流器產生的諧波頻譜為：H5 = 25%、H7 = 14%、H11 =

29、9%、H13 = 8%時，代入下述公式得到：功率折算系數(shù)為當負載的非線性越大時，功率折算系數(shù)越??；需要增加的系統(tǒng)容量就越大。5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法此例只說明諧波對供電容量的需求增加，不考慮其它因素u 型型/Y型變壓器型變壓器三次諧波和3n次諧波在繞組中形成環(huán)流，在輸入端消除3n次諧波。5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法u 12脈沖整流器脈沖整流器 采用兩組采用兩組6脈沖整流器經脈沖整流器經30移相后迭加，消除：移相后迭加，消除：6K 1次諧波（次諧波（K為整數(shù)），因此總諧波失真由第為整數(shù)），因此總諧波失真由第11次計起有：

30、次計起有：%.)()(.)()(151311112212132111121122112IIIIIIDhhKKK在相同條件下約為6脈沖整流器THDI（30）的二分之一5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法u 專利號：專利號： FR2517489-EP0080925-US449812u 申請日期：申請日期：1981 11 30u 專利描述：專利描述：Static converter with electric valves comprising a twelve-phase connection with two Graetz bridges for the suppre

31、ssion of harmonics 5 and 7 of network current 由兩個Graetz整流橋組成的、可抑制電網中5、7次諧波電流的12相可控硅靜態(tài)變換器u 應用：應用：Alpase4000（83年）、EPS5000（89年），以及后來的Galaxy（93 年）；從1997年推出Galaxy PW機型起取消12脈沖整流器選件。u 停產原因：停產原因：1、效率低，損耗大；2、效果差，不滿足新的IEC61000-3-4標準3、被新產品取代。梅蘭日蘭最早將 12脈沖整流器 應用于UPS上5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法假設UPS之前采用串聯(lián)電抗器

32、LF作為諧波抑制，其等效電路如下圖所示；FSSLLLDDu 串聯(lián)電抗器串聯(lián)電抗器如果電源和線路阻抗為Ls，e為理想電壓源，B點的電壓失真度THDU為D ，則A點的電壓失真度為D：5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法將將D看作一個由負載產生的諧波電壓源，而看作一個由負載產生的諧波電壓源，而D是這個諧波源單獨是這個諧波源單獨作用時在作用時在LS上的壓降。其實質是利用阻抗（感性）對高頻電流上的壓降。其實質是利用阻抗（感性）對高頻電流的抑制作用，降低諧波電流對上線電壓的影響的抑制作用，降低諧波電流對上線電壓的影響u 調諧式濾波器（調諧式濾波器（LC濾波器）濾波器） 當UPS

33、之前采用LC調諧式濾波器作為諧波抑制時，其等效電路如右圖所示： 阻抗Zpn的等效電抗X和等效阻抗Z 如右圖所示； 當忽略濾波器電阻r時，可產生如下串聯(lián)諧振(阻抗最低、電流最大)頻率fr：LCfr215 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法濾波器在低頻（濾波器在低頻（50HZ）呈容性，在諧振頻率）呈容性，在諧振頻率點呈阻性，對更高的頻率呈感性點呈阻性，對更高的頻率呈感性 如果電源和線路阻抗為Ls、濾波器的串聯(lián)電抗器阻抗為LF、電容CP和并聯(lián)電抗器的阻抗為LP，則輸入端的第n次諧波電流為：u 調諧式濾波器調諧式濾波器FSPPhnSnPnPnhnhnLLLLIZZZII5 機

34、房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法可以將IH看做一個諧波電流源，IH是在該電流源單獨作用下，在LS+LF支路的分流。其實質是其實質是負載所需的n次諧波電流由濾波電路提供，或說負載發(fā)出的n次諧波電流將通過阻抗很低的LC濾波電路，而不通過阻抗較高的供電電源電路，也可以說負載與阻抗較低的LC濾波電路進行第n次諧波的能量交換，而不需要與電源進行交換。IHn負載需要的諧波電流；Ihn電源提供的諧波電流，Zpn、 ZSn n次諧波的阻抗THDI = 5% PF = 0.95THDI = 5% PF = 0.90THDI = 5% PF = 0.95u 調諧式濾波器調諧式濾波器5 機

35、房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法u 有源濾波器有源濾波器5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法 有源濾波器 6 SCR+ 6 IGBT （有源的12脈沖整流器） 最有效的諧波治理設備L1C-2-1,5-1-0,500,511,52L2L3+-UPS 整流器整流器 I1I2I3I1 - I2 - I3電源為正弦波電流電源為正弦波電流I1I2I3電源輸入電源輸入斷路器5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法 SineWave的工作原理的工作原理 當不加當不加S

36、INEWAVE時時市電輸入電流負載諧波電流市電輸入電流負載諧波電流=5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法 SineWave的工作原理的工作原理SineWave當補償諧波電流負載諧波電流時，電源諧波電流當補償諧波電流負載諧波電流時，電源諧波電流0 使補償諧波電流與負載吸收的諧波電流一致使補償諧波電流與負載吸收的諧波電流一致 ，電源，電源只需提供負載所需要的基波電流只需提供負載所需要的基波電流+=+5 機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法機房供電系統(tǒng)諧波治理的主要方法 SineWave規(guī)格規(guī)格6種容量規(guī)格種容量規(guī)格20A30A45A60A90A120A可補償?shù)闹C波可補償?shù)闹C波電流有效值電